基于CRUISE的整车动力传动系统的优化匹配

论文摘要

发动机与传动系匹配的好坏程度直接影响到整车的动力性和燃油经济性。目前整车性能、系统匹配工作在国内外整车厂及发动机厂越来越受到重视,更加细致和专业化。运用整车性能模拟进行整车匹配设计的模式配合大量的道路试验数据,大大提升了整车匹配设计的前期符合性,有效的缩短了产品推出周期。本文以摩托车作为研究对象,首先对整车性能进行研究,然后针对离心球式CVT进行理论分析及仿真模拟。本文主要工作内容如下:①在研究整车性能前,首先确定动力性经济性能的评价指标。在进行模拟计算以及试验研究时,主要采用的动力性评价指标有车辆满载情况下最高车速v max、原地起步连续换档加速性能、直接档加速性能和最大爬坡度i max;主要采用的经济性评价指标有车辆等速行驶的百公里油耗以及循环工况油耗。②根据实物结构建立整车模型,并在各个模块间建立正确的信号连接。摩托车整车模型包括:发动机模块、机械式摩擦离合器模块、机械手动5档变速器变速箱模块、主减速器模块、车轮和机械制动器模块等基本结构模块。并根据需要设置每个模块参数,为整车在后续的运算打下基础。③确立换挡点,换挡过程中有动力性换挡和经济性换挡,动力性的换档就是为了使其尽可能的在较低档位行驶,就选择在低档的最高车速点。经济性换挡就是为了有更好的经济性能,选择在较高档位的最低车速换档。本文从整车的动力性和经济性能两方面进行分析,分析发现仿真运算结果与试验比较接近,试验验证整车模型的正确性。在此基础上以主传动比和整车满载质量为变量进行优化。④根据离心球控制的金属带式无级变速器的结构模型和受力分析,建立了CVT的仿真模型,用该模型模拟了无级变速器的速比特性。而且该模型可以应用于离心球式的CVT参数的设计,方便了无级变速器结构的改善。⑤由于CRUISE软件是采用模块化的理念设计的,可以用它对某一个单独的部件进行模拟。对于有SIMULINK得出的CVT的速比特性,应用在整车模型中,模拟得出整车的动力性和经济性能。软件联合仿真具有更强大的功能,更改参数比较方便,可以节约大量的时间和试验成本。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 整车匹配研究现状与发展趋势
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本课题研究的目的和意义
• 1.4 本课题主要研究的内容
• 2 整车性能的评价指标
• 2.1 性能测试过程中循环工况的选择
• 2.2 整车性能的评价指标
• 2.2.1 动力性评价指标
• 2.2.2 经济性评价指标
• 2.3 本文所采用的评价指标
• 3 摩托车整车模型的建立
• 3.1 CRUISE 软件功能与特点
• 3.2 车辆的基本结构及信号连接
• 3.3 整车传动系统的建立
• 3.3.1 整车模块基本参数
• 3.3.2 发动机模块参数
• 3.3.3 离合器模块参数
• 3.3.4 五档变速器参数及主减速器参数
• 3.3.5 制动器模块与车轮模块参数参数
• 3.4 本章小结
• 4 传动系统的匹配分析研究
• 4.1 换挡模式及换挡规律
• 4.2 发动机工作性能的分析
• 4.3 动力性能的分析与比较
• 4.3.1 最高车速
• 4.3.2 加速性能的分析
• 4.3.3 爬坡性能的分析
• 4.4 经济性能的分析
• 4.4.1 等速燃油消耗的比较
• 4.4.2 循环工况百公里燃油消耗的比较
• 4.4.3 稳态行驶燃油消耗的分析
• 4.5 主传动比及整车质量的优化分析
• 4.6 总结
• 5 整车性能验证 CVT 模型
• 5.1 无级变速器简介及工作原理
• 5.1.1 无级变速器的优点
• 5.1.2 无级变速器的特性
• 5.1.3 无级变速器工作原理
• 5.2 无级变速器的力学分析
• 5.2.1 主动带轮力学分析
• 5.2.2 皮带几何关系及被动带轮受力分析
• 5.2.3 变速器输出轴的扭矩转化
• 5.3 无级变速器的仿真模型
• 5.4 整车性能验证模型的合理性及结果的正确性
• 5.4.1 CVT 整车模型的建立
• 5.4.2 动力性能的模拟值和实验值的比较分析
• 5.4.3 经济性能模拟值和实验值的比较分析
• 5.5 本章小结
• 6 全文总结及展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• B.作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目